Luan an TS i ðẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ðẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Nguyễn Xuân Thành XÂY DỰNG BẢN ðỒ ðIỆN TRỞ SUẤT CỦA ðẤT ðÁ TRẦM TÍCH TỈNH TIỀN GIANG BẰNG CÔNG NGHỆ GIS Chuyên ngàn[.]
ðẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ðẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Nguyễn Xuân Thành XÂY DỰNG BẢN ðỒ ðIỆN TRỞ SUẤT CỦA ðẤT ðÁ TRẦM TÍCH TỈNH TIỀN GIANG BẰNG CƠNG NGHỆ GIS Chun ngành: Vật lý ðịa cầu Mã số chuyên ngành: 62 44 15 01 Phản biện 1: PGS.TS Nguyễn Văn Giảng Phản biện 2: TS Nguyễn Ngọc Thu Phản biện 3: TS Nguyễn Hồng Bàng Phản biện ñộc lập 1: TS Lê Minh Vĩnh Phản biện ñộc lập 2: TS Huỳnh Hữu Nghĩa NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS NGUYỄN THÀNH VẤN Tp Hồ Chí Minh - Năm 2012 i LỜI CAM ðOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu khoa học riêng tơi Các số liệu trích dẫn có nguồn gốc rõ ràng, kết nêu luận án trung thực chưa cơng bố cơng trình khác ii LỜI CẢM ƠN Chân thành bày tỏ lòng biết ơn PGS.TS Nguyễn Thành Vấn, người Thầy ñã tận tình hướng dẫn tơi hồn thành Luận án Tơi chân thành biết ơn TS Nguyễn Ngọc Thu, TS Nguyễn Hồng Bàng, TS Lê Ngọc Thanh ñã hỗ trợ giúp đỡ tơi q trình thực luận án Chân thành cám ơn q thầy tận tình đóng góp kiến thức chun mơn giúp tơi hồn thiện cơng trình nghiên cứu khoa học Chân thành cám ơn Phịng ðào tạo sau đại học, Bộ mơn Vật lý ñịa cầu, Khoa Vật lý – Vật lý kỹ thuật thuộc trường ðại học Khoa học tự nhiên Tp.HCM, Sở Khoa học Cơng nghệ Tiền Giang, tạo ñiều kiện thuận lợi, giúp ñỡ, hỗ trợ cho suốt trình nghiên cứu Thương mến gởi tặng thành nghiên cứu tơi đến gia đình, bạn bè, ñồng nghiệp ñã ủng hộ, ñộng viên, giúp ñỡ suốt thời gian qua Trân trọng ! iii MỤC LỤC Trang Trang bìa i Lời cam đoan ii Lời cám ơn iii Mục lục iv Các từ viết tắt ix Danh sách hình x Danh sách đồ xiii Danh sách bảng xiv MỞ ðẦU ðặt vấn ñề Tính cấp thiết ðối tượng phạm vi nghiên cứu Mục tiêu nhiệm vụ Cơ sở tài liệu phương pháp nghiên cứu Những ñiểm luận án Luận ñiểm bảo vệ Ý nghĩa khoa học thực tiễn Nội dung luận án PHẦN TỔNG QUAN Chương TỔNG QUAN VỀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ CÁC NGHIÊN CỨU CÓ LIÊN QUAN 1.1 Cơ sở lý thuyết 1.1.1 ðiện trở suất 1.1.1.1 Các yếu tố ảnh hưởng ñến ñiện trở suất vật liệu ñịa chất 1.1.1.2 Mối liên hệ ñiện trở suất với vật liệu địa chất, hóa chất cơng 12 nghiệp iv 1.1.1.3 Xác ñịnh giá trị ñiện trở suất phương pháp ño sâu ñiện 14 15 1.1.2 Hệ thống thông tin ñịa lý 1.1.2.1 Khái niệm hệ thống thông tin ñịa lý 15 1.1.2.2 Mơ hình liệu GIS 16 1.1.2.3 Xử lý liệu GIS 18 24 1.2 Các nghiên cứu có liên quan 1.2.1 Các nghiên cứu địa chất, ñịa vật lý 24 1.2.1.1 Các nghiên cứu xây dựng ñồ ñịa chất 24 1.2.1.2 Các nghiên cứu ñịa vật lý 25 1.2.2 Các nghiên cứu ứng dụng GIS 25 26 1.3 Các vấn ñề ñặt cho nghiên cứu 1.3.1 Các vấn đề cịn tồn nghiên cứu trước ñây 26 1.3.2 Những nội dung cần nghiên cứu 27 Chương ðẶC ðIỂM TỰ NHIÊN 29 2.1 Vị trí địa lý 29 2.2 ðiều kiện tự nhiên 30 2.2.1 ðịa hình 30 2.2.2 ðịa chất 34 2.2.3 Khí hậu 34 2.2.4 Sơng rạch 36 2.2.5 Thổ nhưỡng 37 2.3 ðặc ñiểm ñịa chất – ñịa chất thuỷ văn 38 38 2.3.1 ðịa tầng 2.3.1.1 Giới Mezozoi 38 2.3.1.2 Giới Kainozoi 39 2.3.2 Kiến tạo 45 2.3.2.1 Kiến trúc 45 2.3.2.2 Hoạt ñộng ñứt gãy 46 46 2.3.3 ðịa chất thủy văn v 2.3.3.1 Tầng chứa nước Holocen 46 2.3.3.2 Tầng chứa nước Pleistocen 47 2.3.3.3 Tầng chứa nước Pleistocen 47 2.3.3.4 Tầng chứa nước Pleistocen 48 2.3.3.5 Tầng chứa nước Pliocen 49 2.3.3.6 Tầng chứa nước Pliocen 50 2.3.3.7 Tầng chứa nước Miocen 50 PHẦN XÂY DỰNG BẢN ðỒ ðIỆN TRỞ SUẤT Chương PHÂN TÍCH XỬ LÝ SỐ LIỆU ðO SÂU ðIỆN 52 3.1 Phương pháp phân tích tự động đường cong đo sâu điện 52 3.1.1 Cơ sở lý thuyết phương pháp ño sâu ñiện 52 3.1.2 ðặc ñiểm phương pháp ño sâu điện 54 3.1.3 Quy trình phân tích tự động đường cong ño sâu ñiện 57 3.2 Tổng hợp tài liệu - xác ñịnh phân lớp ñịa chất 61 3.3 Kết phân tích – xử lý số liệu đo sâu điện 65 3.3.1 Phân tích điện trở suất theo tuyến đo 65 3.3.1.1 Phân tích đường cong đo sâu ñiện 65 3.3.1.2 Mặt cắt ñiện trở suất 67 3.3.2 Tập số liệu ñiện trở suất 79 Chương ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GIS XÂY DỰNG BẢN ðỒ 82 ðIỆN TRỞ SUẤT 4.1 Các ứng dụng GIS liên quan việc xây dựng CSDL điện trở suất 82 82 4.1.1 Mơ hình liệu Geodatabase 4.1.1.1 ðặc tính Geodatabase 83 4.1.1.2 Mơ hình hướng đối tượng GIS 85 4.1.1.3 Ràng buộc tồn vẹn 89 4.1.2 Phương pháp nội suy khơng gian vi 89 4.1.2.1 Phương pháp Kriging 92 4.1.2.2 Thuật tốn nội suy 97 4.2 Cài đặt sở liệu 99 4.3 Lưu ñồ giải thuật 102 4.3.1 Giải thuật thêm ñiểm ño sâu ñiện 102 4.3.2 Giải thuật hiệu chỉnh/ cập nhật thơng tin điểm đo sâu ñiện 103 4.3.3 Giải thuật tìm kiếm ñiểm ño sâu ñiện 104 4.3.4 Gỉải thuật nội suy theo vùng chọn đồ 105 4.4 Chương trình ứng dụng xây dựng ñồ ñiện trở suất 106 4.4.1 Chức thêm ñiểm ño sâu ñiện 106 4.4.2 Chức cập nhật ñiểm ño sâu ñiện 107 4.4.3 Chức tìm kiếm điểm đo sâu điện 107 4.4.4 Chức nội suy thành lập ñồ ñiện trở suất 110 4.4.4.1 Nội suy theo vùng 111 4.4.4.2 Nội suy theo huyện/ thị 112 4.4.4.3 Nội suy theo vùng tùy chọn 113 PHẦN 3: PHẦN KẾT QUẢ - ỨNG DỤNG Chương KẾT QUẢ VÀ BÀI TOÁN ỨNG DỤNG 115 5.1 Quy trình xây dựng đồ điện trở suất 115 5.2 Bản ñồ ñiện trở suất ñất ñá trầm tích 116 5.3 Bài tốn ứng dụng 126 5.3.1 Bài tốn ứng dụng 1: Xác định vùng phân bố mặn nhạt 126 tầng chứa nước ñất 5.3.1.1 Tương quan độ tổng khống hóa M (mg/l) ñiện trở 126 suất tầng chứa nước ρt (ohm.m) 5.3.1.2 Phân ñịnh theo ñiện trở suất tầng chứa nước 131 Kaizơzoi 5.3.1.3 Xác định vùng phân bố mặn - nhạt tầng chứa nước vii 138 pliocen n21 , pliocen n22 miocen n13 5.3.2 Bài tốn ứng dụng 2: Xây dựng mơ hình cấu trúc phân lớp ñịa 143 chất huyện Cai Lậy tỉnh Tiền Giang phục vụ xây dựng cơng trình 5.3.2.1 Phân lớp địa chất cơng trình 144 5.3.2.2 Giá trị điện trở suất lớp địa chất cơng trình 145 5.3.2.3 Ứng dụng công nghệ GIS tạo mặt cắt ñịa ñiện 148 5.3.2.4 Mặt cắt ñịa ñiện 151 5.3.2.5 Nhận ñịnh 157 NHẬN ðỊNH CHUNG 159 PHẦN KẾT LUẬN Kết ñạt ñược 161 Những vấn ñề cần quan tâm nghiên cứu phát triển 162 DANH MỤC CƠNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ 164 TÀI LIỆU THAM KHẢO 166 viii CÁC TỪ VIẾT TẮT CSDL: Cơ sở liệu DSS (Decision Support System): Hệ hỗ trợ định ÐBSCL: Ðồng sơng Cữu Long ðCCT: ðịa chất cơng trình ðCTV: ðịa chất thủy văn ðSð: ðo sâu ñiện ðTM: ðồng Tháp Mười ðTS: ðiện trở suất ðVL: ðịa Vật lý GIS ( Geographic Information System): Hệ thống thơng tin địa lý KT-XH: Kinh tế - Xã hội RMS (Root Mean Squares): Sai số trung bình bình phương SDSS (Spatial Decision Support System): Hệ hỗ trợ định khơng gian ix DANH SÁCH HÌNH Trang Hình 1.1: Hệ thống thơng tin địa lý 16 Hình 1.2: Ghép biên mảnh đồ 18 Hình 1.3: Sliver tạo số hoá chồng lớp ñồ 19 Hình 1.4: Quy trình biên soạn ñồ hoạ 19 Hình 1.5: Mơ tả biểu đồ Venn 20 Hình 1.6: Vùng thích hợp cho khai thác nước đất 21 Hình 1.7: Chồng lớp liệu khơng gian 22 Hình 1.8: Chồng xếp liệu vector 23 Hình 1.9: Kết tìm kiếm vùng chọn sở thao tác chồng ghép 23 lớp liệu qui hoạch thị lớp trạng sử dụng đất Hình 2.1: Sơ đồ vị trí Tỉnh Tiền Giang 29 Hình 3.1: Sơ đồ bố trí cực đo sâu điện theo hệ thiết bị Schlumberger 52 Hình 3.2: ðường cong ño sâu ñiện 54 Hình 3.3: Tương quan ñường cong ñiện trở suất biểu kiến ñiện trờ 55 suất thật Hình 3.4: Các bước phân tích tự động đường cong đo sâu điện 56 Hình 3.5: Quy trình phân tích đường cong đo sâu điện 57 Hình 3.6: Các bước phân tích tự động đường cong đo sâu điện 60 Hình 3.7: Cột địa tầng lỗ khoan tiêu biểu 62 Hình 3.8: Phân tích ñường cong ño sâu ñiện 66 Hình 3.9: Mặt cắt ñiện trở suất thật tuyến 75 Hình 3.10: Mặt cắt điện trở suất thật tuyến 76 Hình 3.11: Mặt cắt điện trở suất thật tuyến 77 Hình 3.12: Mặt cắt ñiện trở suất thật tuyến 77 Hình 3.13: Mặt cắt điện trở suất thật tuyến 78 Hình 3.14 Mặt cắt điện trở suất thật tuyến 78 Hình 4.1: Các đối tượng phi khơng gian 84 Hình 4.2: Các đối tượng khơng gian 84 Hình 4.3: Quan hệ ñối tượng 84 x ðiểm ðSð Giếng khoan ðCCT Hình 5.14: Sơ đồ vị trí ñiểm ño sâu ñiện Các lớp liệu ñược lưu trữ theo ñịnh dạng liệu shapefile (*.shp): - Lớp liệu - Lớp liệu ño sâu ñiện Bảng 5.7 Lớp liệu ñồ Lớp liệu ðiểm cao độ Thủy hệ (sơng chính) Giao thơng (tỉnh, huyện, xã) Ranh giới hành (huyện, xã) Tên Lớp DIAHINH Thuy_he GT_Tinh GT_Huyen GT_Xa Ranh_H Ranh_X Bảng 5.8 Lớp liệu ño sâu ñiện Lớp liệu ðiểm ño sâu ñiện Lỗ khoan ðCCT Tên Lớp Do_DVL DCCT_lokhoan Trong ứng dụng này, phần mềm ArcGis 9.3 tích hợp với công cụ Rockware Gis link phần mềm Rockware 14 thực thuật toán nội suy ñể thành lập mặt cắt ñịa ñiện 149 Bộ cơng cụ Rockware Gis link Giao diện chương trình: Lớp liệu đo sâu điện Hình 5.15 Giao diện chương trình ArcGIS cơng cụ RockWare GIS Link Khai báo ñường dẫn lấy liệu ñiểm ño CSDL điện trở suất Hình 5.16 Hộp thoại chọn ñường dẫn ñến sở liệu ñiện trở suất Chọn tuyến sở nối ñiểm ño, chương trình tiến hành nội suy để thành lập mặt cắt ñịa ñiện theo tuyến ñã chọn Kết chương trình mơ hình cấu trúc phân lớp địa chất 150 Hình 5.17 Giao diện kết chương trình nội suy 5.3.2.4 Mặt cắt địa điện: Mơ hình cấu trúc phân lớp ñịa chất ñược thể dạng mặt cắt ñịa ñiện Các mặt cắt ñịa ñiện cho thấy biến ñổi giá trị ñiện trở suất tương quan với thay ñổi thành phần thạch học lớp ñịa chất vùng nghiên cứu Ba mặt cắt ñịa ñiện theo tuyến ño sâu ñiện ñược chọn mơ tả qua vùng địa chất trầm tích khác mang tính điển hình cho tồn khu vực nghiên cứu Mặt cắt địa điện tuyến (Hình 5.18): Tuyến ño dài 23.300 m, bắt ñầu từ xã Mỹ Thành Bắc kết thúc xã Mỹ Hạnh ðông, theo hướng tây bắc - đơng bắc, tuyến có lỗ khoan địa chất cơng trình, qua loại đất thuộc trầm tích sơng – biển, biển - ñầm lầy 151 Chú dẫn: Hình 5.18 Phú Cường ðiện trở-suất – 47 Ω.m - 20 Ω.m - Ω.m - 18 Ω.m - Ω.m (chứa nước mặn) - 18 Ω.m Vị trí ñiểm ño sâu ñiện Vị trí lỗ khoan ðCCT Ranh giới hành xã Ký hiệu Thạnh Lộc Sét vàng CT_66, TL_88 : TG_187: Thạch học ðất ñắp Sét xám ñen Bùn sét Sét nâu Cát bụi Mỹ Thành Bắc TG187 152 Cột ñịa tầng lỗ khoan ðCCT Mỹ Phước Tây Huyện Cai Lậy MẶT CẮT ðỊA ðIỆN TUYẾN Mỹ Hạnh ðông m m Huyện Tân Phước Mặt cắt ñịa ñiện gồm lớp, ñược nhóm lại thành lớp theo tầng trầm tích Holocen Pleistocen, mặt cắt ñược xây dựng theo biến ñổi giá trị ñiện trở suất lớp ñịa chất thông tin lỗ khoan địa chất cơng trình tuyến Thơng tin lớp biểu qua đặc ñiểm sau: - Lớp 1: dày – 20 m, ñiện trở suất dao ñộng khoảng 0,5 – 20 Ω.m, tương ứng với trầm tích Holocen; bề mặt phù sa cổ có khuynh hướng nâng dần hướng đơng tuyến ño Trong lớp gồm lớp nhỏ: - Lớp ñất mặt dày – m, ñiện trở suất từ – > 20 Ω.m - Lớp sét bột xám ñen, mỏng, lớp ñất mặt, dày 0,2 – m, chiều sâu mái 0,5 – 2,3m, ñiện trở suất từ – 20 Ω.m - Lớp bùn sét màu xám ñen, dày 1,0 – 10 m, chiều sâu mái 1,5 – 4,9 m, ñiện trở suất 0,4 – Ω.m - Lớp 2: từ bề mặt phù sa cổ xuống ñến 26 m, thành phần thạch học chủ yếu sét xám xanh, nâu, loang lổ vàng; cát hạt mịn màu xám vàng, ñiện trở suất từ – 18 Ω.m; tương ứng với trầm tích Pleistocen Trong lớp có lớp : - Lớp sét bột màu xám xanh, trạng thái dẻo cứng, dày 0,3 – 15 m, ñiện trở suất từ – 16 Ω.m, lớp phân bố khơng đều, có nơi khơng xuất (điểm đo TG_107, TG_108, TG_109, TG_110, TG_111kt) Tại vài lỗ khoan lớp ñược phủ lớp mỏng laterit phù sa cổ - Lớp cát hạt mịn màu vàng, dày 0,5 – 10 m, ñiện trở suất – Ω.m (cát chứa nước nhiễm mặn), có nơi điện trở suất > 10Ω.m (chứa nước nhạt: TG_94,TG_98,TG_99,TG_101,TG_102); Lớp phân bố khơng đều, có nơi khơng xuất (ñiểm ño TG_103) - Lớp 3: từ ñộ sâu khoảng 26 m trở xuống, thành phần thạch học sét hạt mịn, xám vàng, xám trắng ñốm vàng, trạng thái nửa cứng, ñiện trở suất - >20Ω.m, tương ứng trầm tích Pleistocen Mặt cắt địa điện tuyến 2: (Hình 5.19) Tuyến đo dài 24.500 m, xã Phú Cường kết thúc xã Long Trung, theo hướng Bắc – Nam, tuyến đo có lỗ khoan địa chất cơng trình lỗ khoan lân cận, ñi qua loại ñất thuộc trầm tích sơng – biển, đê tự nhiên, dịng sơng cổ, cồn sông 153 Chú dẫn: Phú Cường Sét vàng TL_88 : TG_187: TT Cai Lậy 154 Cột ñịa tầng lỗ khoan ðCCT Tân Bình MẶT CẮT ðỊA ðIỆN TUYẾN TG_123 ðiện trở-suất – 60 Ω.m - 20 Ω.m 0,4 - Ω.m - 16 Ω.m - Ω.m (chứa nước mặn) - 18 Ω.m Vị trí điểm đo sâu điện Vị trí lỗ khoan ðCCT Ranh giới hành xã Ký hiệu TG_158 Mỹ Phước Tây Thạch học ðất ñắp Sét xám ñen Bùn sét Sét nâu Cát bụi Hình 5.19 Long Khánh Long Tiên Long Trung m m Mặt cắt ñược xây dựng theo biến ñổi giá trị ñiện trở suất lớp địa chất thơng tin lỗ khoan địa chất cơng trình tuyến Thơng tin lớp biểu qua ñặc ñiểm sau: - Lớp 1: dày (5 – 20) m, ñiện trở suất dao ñộng khoảng (0,4 – 60)Ω.m, tương ứng với trầm tích Holocen; bề mặt phù sa cổ có khuynh hướng chìm dần trung tâm, nâng lên hai đầu tuyến ño Trong lớp gồm lớp nhỏ: - Lớp ñất mặt dày (0,3 – 1) m, ñiện trở suất từ (5 – 60)Ω.m Tuyến ñi qua khu dân cư, bề mặt ñất cát san lắp ñất phù sa bồi cồn sông - Lớp sét bột xám ñen, mỏng, lớp ñất mặt, trạng thái dẻo cứng, dày (0,2 – 1,5)m, chiều sâu mái (0,5 – 2)m, ñiện trở suất từ (5 – 20)Ω.m - Lớp bùn sét màu xám ñen, dày (1,0 – 15)m, chiều sâu mái (1 – 2,5)m, ñiện trở suất (0,4 – 6)Ω.m Lớp bùn phân bố dày trung tâm tuyến ño - Lớp 2: từ bề mặt phù sa cổ xuống ñến 36 m, thành phần thạch học chủ yếu sét xám xanh, nâu, loang lổ vàng; cát hạt mịn màu xám vàng, ñiện trở suất từ (1 – 18)Ω.m; tương ứng với trầm tích Pleistocen Trong lớp có lớp nhỏ: - Lớp sét bột màu xám xanh, trạng thái dẻo cứng, dày (0,5 – 20)m, ñiện trở suất từ (5 – 16)Ω.m, lớp phân bố khắp tuyến, nâng lên biên tuyến đo (bề dày mỏng), chìm trung tâm tuyến đo (khá dày) Trên lớp có phủ lớp mỏng laterit phù sa cổ - Lớp cát hạt mịn màu vàng, dày (0,5–20)m, ñiện trở suất (1–5)Ω.m (cát chứa nước nhiễm mặn), điểm đo có ñiện trở suất >10Ω.m (chứa nước nhạt thuộc trầm tích ñê tự nhiên, ñiểm ño TL_186,TL_188); Lớp phân bố khơng đều, mỏng trung tâm, dày đến 20 m cuối tuyến nơi có trầm tích cồn sơng - Lớp 3: từ độ sâu (26 – 36)m trở xuống, thành phần thạch học sét hạt mịn, xám vàng, xám trắng ñốm vàng, trạng thái nửa cứng, ñiện trở suất (6 – 18)Ω.m, tương ứng trầm tích Pleistocen Lớp nâng đầu tuyến, chìm dần cuối tuyến Mặt cắt địa điện tuyến 3: (Hình 5.20) Tuyến ño dài 12.300 m, bắt ñầu từ xã Phú Nhuận kết thúc xã Tân Hội, theo hướng Tây - ðơng, tuyến có lỗ khoan địa chất cơng trình, lổ khoan lân cận, qua loại đất thuộc trầm tích sơng – biển, biển gió, dịng sơng cổ 155 Chú dẫn Sét vàng TL_88 : TG_187: Thạch học ðất ñắp Sét xám ñen Bùn sét Sét nâu Cát bụi Bình Phú Hình 5.20 TG_200 Nhị Mỹ 156 Cột ñịa tầng lỗ khoan ðCCT Thị trấn Cai Lậy ðiện trở-suất – 47 Ωm - 20 Ωm - Ωm - 18 Ωm - Ωm (chứa nước mặn) - 11 Ωm Vị trí điểm đo sâu điện Vị trí lỗ khoan ðCCT Ranh giới hành xã Ký hiệu Thanh Hòa MẶT CẮT ðỊA ðIỆN TUYẾN Tân Hội m m Thông tin lớp biểu qua ñặc ñiểm sau: - Lớp 1: dày (8 – 15)m, ñiện trở suất dao ñộng khoảng (2 – 47)Ω.m, tương ứng với trầm tích Holocen; bề mặt phù sa cổ cân tuyến này; ña số ñiểm ño phân bố ñịa chất trầm tích đê sơng tự nhiên Trong lớp gồm lớp nhỏ: - Lớp ñất mặt dày (0,3 – 1)m, ñiện trở suất từ (5 – 47)Ω.m Tuyến ñi qua khu thị trấn, gía trị điện trở suất cao 47 Ω.m - Lớp sét bột xám ñen, lớp ñất mặt, trạng thái dẻo cứng, dày (0,2 – 2)m, chiều sâu mái (0,5 – 1)m, ñiện trở suất từ (5 – 20)Ω.m - Lớp bùn sét màu xám ñen, trạng thái chảy, dày 10 m, chiều sâu mái khoảng 1m , ñiện trở suất (2 – 5)Ω.m Lớp bùn phân bố dày ñoạn dài tuyến ño - Lớp 2: từ bề mặt phù sa cổ xuống ñến 35 m, thành phần thạch học chủ yếu sét xám xanh, nâu, loang lổ vàng; cát hạt mịn màu xám vàng, ñiện trở suất từ (2 – 18)Ω.m; tương ứng với trầm tích Pleistocen Trong lớp có lớp nhỏ: - Lớp sét bột màu xám xanh, trạng thái dẻo cứng, dày (5–20)m, ñiện trở suất từ (5–18)Ω.m, lớp phân bố khắp tuyến, phần ñầu tuyến dày, cuối tuyến mỏng - Lớp cát hạt mịn màu vàng, dày (0,2 – 10)m, ñiện trở suất (2 – 5)Ω.m; Lớp phân bố khơng đều, mỏng trung tâm, dày khoảng (5 – 10)m cuối tuyến - Lớp 3: từ ñộ sâu (18 – 35)m trở xuống, thành phần thạch học sét hạt mịn, xám vàng, xám trắng ñốm vàng, trạng thái nửa cứng, ñiện trở suất (6 – 11)Ω.m, tương ứng trầm tích Pleistocen Lớp phân bố đồng ñều toàn tuyến 5.3.2.5 Nhận ñịnh: Mặt cắt ñịa ñiện theo tuyến ño thể phân lớp ngang lớp đất đá trầm tích độ sâu 40) Ω.m, bề dày trung bình m, chúng phủ lên phức hệ thạch học mQ2 có điện trở suất (2 – 5) 157 Ω.m, bề dày dao ñộng từ m ñến 20 m Thành phần ñất ñá: sét bột màu xám ñen, bùn sét hữu xám ñen - Lớp lớp tương ứng với phù sa cổ thuộc trầm tích Pleistocen, phức hệ thạch học phổ biến mQ1, gồm lớp sét màu xám xanh, có điện trở suất thay đổi khoảng (5–18) Ω.m, bề dày khoảng 15 m; tiếp ñến phức hệ thạch học amQ1 gồm lớp cát hạt mịn, ñiện trở suất lớp cát phổ biến (1–5) Ω.m (chứa nước mặn), bề dày khoảng m lớp sét chịu tải tốt, ñiện trở suất (6–18) Ω.m, bề dày >20 m Nói chung, huyện Cai Lậy có đất yếu, lớp bùn sét phủ dày bìa hướng Tây Bắc (xã Mỹ Thành Bắc) nam thị trấn (xã Long Khánh); Bề dày lớp bùn giảm, lớp sét dày trung tâm thị trấn, ñi hướng Bắc (xã Tân Bình, Mỹ Phước Tây, Phú Cường) khu vực có cấu trúc địa chất cơng trình thuận lợi cho việc xây dựng sở hạ tầng; tầng sét phủ dày, nông; tầng bùn mỏng Kết luận chương Trên sở kết hợp phương pháp ño sâu điện cơng nghệ GIS, quy trình xây dựng ñồ ñiện trở suất ñược hình thành áp dụng ñịa bàn tỉnh Tiền Giang ñể cho kết đồ ðTS đất đá trầm tích tỉnh Tiền Giang Bản đồ ðTS thể lớp thơng tin GIS bao gồm tầng địa chất trầm tích: Holocen, Pleistocen trên, Pleistocen trên, Pleistocen dưới, Pliocen trên, Pliocen dưới, Miocen Hiệu việc nghiên cứu, xây dựng ñồ ñiện trở suất nhằm giải tốn ứng dụng, đáp ứng u cầu thực tế ñịa bàn nghiên cứu Trong phần nghiên cứu này, hai tốn ứng dụng thực hiện: - Bài tốn ứng dụng 1: Xác định vùng phân bố mặn - nhạt tầng chứa nước ñất tỉnh Tiền Giang - Bài toán ứng dụng 2: Xây dựng mơ hình cấu trúc phân lớp địa chất huyện Cai Lậy phục vụ xây dựng cơng trình Kết tốn ứng dụng kiểm chứng tài liệu carota lỗ khoan cột ñịa tầng giếng khoan địa bàn tỉnh Tiền Giang Tiến trình hiệu chỉnh ñược thực cho liệu phân tích liệu thực tế thật tương hợp Kết cuối ñồ GIS - ðiện trở suất ñất ñá lớp ñịa chất trầm tích tỉnh Tiền Giang hồn thành 158 NHẬN ðỊNH CHUNG Việc ño sâu ñiện bên mặt ñất ñể xác ñịnh ñiện trở suất ñất ñá tầng ñịa chất trầm tích bên mặt ñất q trình phức hợp Q trình địi hỏi kết hợp cách chặt chẽ kiến thức chuyên mơn địa vật lý hiểu biết địa bàn nghiên cứu, tính kế thừa khoa học đối tượng địa chất vùng nghiên cứu ln xem trọng Kết xử lý số liệu ño sâu ñiện cho tập giá trị ñiện trở suất, qua ñó ñồ ñiện trở suất ñất ñá trầm tích hình hành phản ảnh thực khách quan ñặc ñiểm tự nhiên vùng nghiên cứu cho ñến thời ñiểm khảo sát Các tài liệu ñịa chất ñược sử dụng cách có hiệu việc kiểm chứng kết phân tích địa vật lý nhằm khắc phục tính đa trị tốn ngược thăm dị địa vật lý Hệ thống thơng tin địa lý (GIS) có chức phân tích, tích hợp thông tin không gian theo ý tưởng chun mơn nhằm nhận biết đối tượng nghiên cứu Ý tưởng chun mơn thơng qua mơ hình mơ đối tượng giới thực Luận án tập trung ứng dụng cơng nghệ GIS cơng cụ tích hợp phương pháp phân tích khơng gian, phương pháp đo sâu điện kết hợp tài liệu ñịa chất giếng khoan nhằm xây dựng nên ñồ ñiện trở suất ñất ñá bảy tầng ñịa chất trầm tích (gọi tắt ñồ ðTS) tỉnh Tiền Giang Bản ñồ ðTS ñược thành lập với tốn ứng dụng thực đảm bảo tính tương hợp nghiên cứu thực tiễn Bản ñồ ðTS cho thấy: - Mỗi tầng ñịa chất trầm tích biểu trưng lớp đồ GIS - điện trở suất Hình ảnh khác biệt bảy lớp ñồ phần phản ảnh ñược ñặc ñiểm thành tạo tầng ñịa chất trầm tích theo chiều sâu; thành tạo chịu ảnh hưởng tiến trình hình thành đồng vùng nghiên cứu qua thời kỳ biển tiến, biển thoái Giá trị ñiện trở suất thay ñổi theo phương ngang lớp trầm tích ðiện trở suất cao vùng ven sơng Tiền (hướng Tây) có khuynh hướng giảm dần ñến giá trị thật thấp ñi hướng biển (hướng ðông) ðiều cho thấy qui luật bồi tích vùng nghiên cứu từ Tây sang ðơng, cấu trúc địa chất thay đổi từ cửa sơng đến cửa biển, đồng thời độ tổng khống hóa nước chứa lớp trầm tích thay ñổi từ nhạt sang mặn 159 Với khả lưu trữ lượng lớn liệu ñiểm ño sâu ñiện hệ sở liệu GIS bao gồm: giá trị ñiện trở suất, chiều sâu mái, bề dày bảy tầng địa chất trầm tích thơng qua chương trình ứng dụng GIS xây dựng từ luận án, CSDL ñiện trở suất dễ dàng ñược cập nhật thường xun đồ ðTS hình thành phục vụ cho nhiều toán ứng dụng tùy thuộc vào nhu cầu thực tiễn ðặc biệt luận án toán ứng dụng cần thiết giai ñoạn phát triển kinh tế xã hội tỉnh Tiền Giang ñược thực gồm: 1/ Xác ñịnh vùng phân bố mặn nhạt tầng chứa nước đất 2/ Xây dựng mơ hình cấu trúc phân lớp địa chất phục vụ xây dựng cơng trình Kết ñã minh chứng ñược luận ñiểm ñầu tiên luận án - Với giả thiết giá trị ñiện trở suất thành tạo ñịa chất phụ thuộc cách mạnh mẽ vào tổng độ khống hóa nước chứa chúng Giả thiết ñược chứng minh kết thực nghiệm toán tương quan độ tổng khống hóa M (mg/l) điện trở suất tầng chứa nước ρt (ohm.m) Gía trị ρt ≈ 10 ohm.m (vùng 1,2), ρt ≈ 8,4 ohm.m (vùng 3) tương ứng M≈1000 mg/l tiêu chuẩn ñể xác ñịnh ranh mặn nhạt nước ñất Từ ñồ ðTS, thực tính phân loại tổng hợp hóa cơng nghệ GIS, đồ phân vùng mặn nhạt nước ñất tầng Pliocen trên, Pliocen dưới, Miocen hình thành Theo tài liệu ðCCT, loại ñất ñá có tỷ lệ thành phần hạt khác ñộ chịu tải lớp ñất ñá khác nhau, tầng sét có độ chịu tải cao tầng bùn sét chịu tải thấp (tầng ñất yếu) Dựa vào mối tương quan giá trị ñiện trở suất thành phần thạch học lớp ñịa chất, ứng dụng phương pháp nội suy GIS, mơ hình cấu trúc phân lớp địa chất phục vụ xây dựng cơng trình thành lập Mơ hình cho thấy phân bố tầng ñất ñá theo tuyến khảo sát qua đánh giá phân bố tầng ñất ñá chịu tải, tầng ñất yếu theo thành phần thạch học chúng Kết tốn ứng dụng minh chứng luận ñiểm luận án 160 PHẦN KẾT LUẬN Kết ñạt ñược Những kết ñạt ñược luận án bao gồm: - Hình thành tập số liệu ñiện trở suất: Giá trị ñiện trở suất thu ñược từ kết phân tích, chọn lọc 1000 ñiểm ño sâu ñiện, ñược kiểm chứng tài liệu carota lỗ khoan, giếng khoan ñịa chất thủy văn ñịa bàn nghiên cứu Kết phân tích tương hợp với ñặc ñiểm cấu trúc ñịa chất vùng nghiên cứu - Xây dựng sở liệu (geodatabase) ñiện trở suất tỉnh Tiền Giang: Tập số liệu ñiện trở suất ñược nhập/ chuyển ñổi vào hệ quản trị sở liệu GIS Cơ sở liệu ñiện trở suất ñược thiết kế thuận lợi cho việc thực tác vụ cập nhật, phân tích, thống kê, truy vấn Là tảng cho việc xây dựng phần mềm GIS giải đốn tốn ứng dụng cụ thể Ngồi ra, CSDL giúp cho nhà nghiên cứu ñịa vật lý, ñịa chất có sở ñể luận giải, so sánh vấn ñề liên quan ñến biến ñổi tự nhiên, giai ñoạn biến đổi khí hậu tồn cầu - Quy trình xây dựng đồ điện trở suất: quy trình kết hợp hai phương pháp (phương pháp ño sâu ñiện phương pháp phân tích GIS) để xây dựng đồ điện trở suất Quy trình tiến hành từ bước xử lý, phân tích điện trở suất biểu kiến, giá trị điện trở suất thật thu ñược ñược thực bước kiểm chứng để khắc phục tính đa trị lời giải tốn ngược Quy trình tài liệu cho sinh viên thực luận văn tốt nghiệp liên quan đến vấn đề tích hợp phương pháp khoa học để giải tốn ứng dụng - Chương trình ứng dụng xây dựng đồ ñiện trở suất tỉnh Tiền Giang: Chương trình ứng dụng viết ngơn ngữ lập trình Visual Basic Net, ngôn ngữ truy vấn SQL, thực ArcGIS 9.3 Chương trình giúp cho việc thêm mới, cập nhật liệu ño sâu ñiện ñược dễ dàng, thuận lợi thường xun; qua ngày làm giàu thêm CSDL giúp cho việc nội suy xây dựng đồ ðTS, giải đốn tốn ứng dụng ñạt ñộ tin cậy cao - Bản ñồ ñiện trở suất ñất ñá bảy lớp ñịa chất trầm tích tỉnh Tiền Giang: Bản đồ ðTS trình bày theo lớp (layer) liệu Tuỳ vào mục đích ứng 161 dụng, khai thác tài nguyên tầng nông hay tầng sâu, mà thông tin lớp liệu ñược sử dụng kết hợp với toán tương quan ñể giải vấn ñề ñặt nhu cầu thực tiễn Trong luận án này, hai toán ứng dụng ñồ ðTS ñược thực bao gồm: Xác ñịnh vùng phân bố mặn - nhạt tầng chứa nước ñất tỉnh Tiền Giang: Luận án ñã ñưa giá trị ñiện trở suất ρt ≈ 10 ohm.m (vùng trung tâm ven biển), ρt ≈ 8,4 ohm.m (vùng trũng ðTM ven sông Tiền) tương quan độ tổng khống hố M ≈ 1000 mg/l nước chứa tầng ñịa chất trầm tích từ kết thực nghiệm tốn tương quan hàm lũy thừa Trên sở khoa học này, ñồ phân vùng mặn nhạt nước ñất tỉnh Tiền Giang ñược xây dựng, gồm vùng: vùng nhiễm mặn, diện tích 535,9 km2, vùng có tầng chứa nước nhạt, diện tích 294,4 km2, vùng tầng chứa nước nhạt, diện tích 1.036 km2, vùng có tầng chứa nước nhạt, diện tích 538,2 km2 Như khẳng ñịnh cách chắn tiêu chuẩn ñịa ñiện ñể phân vùng mặn nhạt nước ñất có tính phân biệt vùng có đặc điểm tự nhiên khác Xây dựng mơ hình cấu trúc phân lớp ñịa chất huyện Cai Lậy phục vụ xây dựng cơng trình: Trên sở mối tương quan giá trị ñiện trở suất với thành phần thạch học lớp địa chất, mơ hình cấu trúc phân lớp địa chất phục vụ xây dựng cơng trình huyện Cai Lậy thành lập Kết mơ hình cho thấy khu vực trung tâm (thị trấn Cai Lậy) hướng Bắc (xã Tân Bình, Mỹ Phước Tây, Phú Cường) khu vực có cấu trúc địa chất cơng trình thuận lợi cho việc xây dựng sở hạ tầng; tầng sét phủ dày, nơng; tầng bùn mỏng Ở trung tâm thị trấn ñi hai hướng Tây, ðơng khơng có phân biệt Khả mở rộng sở hạ tầng thị theo khuynh hướng ñi hướng Bắc thị trấn hợp lý Những vấn ñề cần quan tâm nghiên cứu phát triển tiếp theo: Trong tiến trình thực luận án, có vấn đề phát sinh, số lượng liệu thời gian hạn chế nên triển khai song hành với luận án ðể kết nghiên cứu hoàn thiện hơn, vấn ñề ñộc lập khác cần ñược thực như: 162 2.1 Ứng dụng logic mờ việc xác ñịnh biên (vị trí chuyển tiếp) tầng ñịa chất từ liệu ñiện trở suất: Trong tốn phân tích khơng gian, vị trí biên ln vị trí ước tính mà mức độ sai số phụ thuộc vào liệu đầu vào thuật tốn phân tích Gần đây, cơng nghệ GIS tích hợp thuật tốn logic mờ (fuzzy logic) thống kê khơng gian (Statistics for Spatial Data) để giải tốn biên Bài tốn liên quan đến việc xử lý ảnh số sở liệu Raster thuật tốn nội suy khơng gian [36],[45] 2.2 Sự biến đổi giá trị ñiện trở suất theo thời gian tầng Pleistocen, Holocen: Khi nhân tố hình thành nên cấu trúc ñịa chất bị tác ñộng yếu tố ngoại sinh, nhiều giá trị điện trở suất đặc trưng cho tầng địa chất thay ñổi Như ñã phân tích chương 3, chương 5, đặc điểm địa chất trầm tích vùng nghiên cứu ñược hình thành theo qui luật tiến trình biển tiến, biến thối Giữa lớp địa chất thơng thường ñược phân cách tầng sét, lớp sét hạn chế thẩm thấu nước chứa tầng xuống tầng vơ hình chung ñảm bảo ñược khả không thay ñổi cấu trúc tầng bên [16] ðiều kiện thỏa ñối với tầng sâu: Pliocen ñến Miocen Riêng tầng Pleistocen, Holocen cịn chịu tác động nhiều biến ñổi tầng mặt, vấn ñề nghiên cứu biến ñổi giá trị ñiện trở suất theo thời gian tầng Pleistocen, Holocen cần ñược nghiên cứu tác dụng mang tính dự báo giai đoạn biến đổi khí hậu tồn cầu 2.3 Bài tốn ứng dụng lĩnh vực nơng nghiệp viễn thơng: Bản đồ điện trở suất thực ñược ứng dụng cho nhiều lĩnh vực khác Tuy nhiên, nghiên cứu này, số liệu ño sâu ñiện thu thập ñược từ phương án thăm dị nước đất, nên giải đốn cịn mang tính tổng qt phù hợp cho tốn qui hoạch khai thác tài nguyên tầng sâu ðối với tốn ứng dụng tầng nơng như: đồ điện trở suất phục vụ cơng trình: xây dựng, chống sét viễn thơng đồ điện trở suất ñánh giá ẩm ñộ ñất phục vụ canh tác nơng nghiệp (khả hấp thu phân bón, mức độ thối hóa đất canh tác,…) cần thiết phải bổ sung ñiểm ño sâu ñiện với mật ñộ dày hơn, kết hợp phương pháp ñịa vật lý khác phù hợp tùy vào ñộ sâu ñối tượng nghiên cứu 163